细菌与地球磁场不得不说的故事

细菌与地球磁场不得不说的故事

趋磁细菌分布广泛，在池塘、湖泊、海洋甚至湿土污泥中都能找到，它的结构也不复杂，最主要的是体内有一链晶形独特、由膜包裹的磁小体。这些磁小体链不仅能帮助趋磁细菌沿地磁场磁力线的方向运动，而且还有利于细菌储集能量和铁，调节细胞内的酸碱平衡和氧化还原环境。

1975年有人发现有趋磁的细菌

早在1975年的时候就有人发现，有一种细菌在显微镜下观察时总是移向载玻片的一边。它

们有自带的罗盘，这些细菌在细胞内部会形成一些微小含铁具有磁性的磁小体，这些磁小体

排列成链状，从而增加磁场感应能力，有了这些磁小体链就好办了。在北半球，地磁场的北

极是以一定的角度向下的，“追北型”的细菌就在地磁场的指引下逐渐移动到深水贫氧区，在

自己喜欢的地方落户了；到了南半球，这种细菌就变成了“追南型”。

趋磁细菌分布广泛

在池塘、湖泊、海洋甚至湿土污泥中都能找到，它的结构也不复杂，最主要的是体内有一链晶形独特、由膜包裹的磁小体。磁小体很小，一般在35-120纳米长，主要成分是磁铁矿，但是化学纯度高、粒度细而均一，这些磁小体链不仅能帮助趋磁细菌沿地磁场磁力线的方向运动。

磁小体是怎样形成的呢？

虽然许多细节还不甚明了，但借助于分子技术，人们已经大致看出些端倪。铁是细菌生长所

必须的无机离子，在趋磁细菌中，铁除了参与合成多种蛋白质以外，还得花力气制造磁小体，

而趋磁细菌能产生一种铁载体，拥有一套高效的铁吸收系统，一点也不担心原材料的短缺。

然而独木不成林，一个好汉还需三个帮，单个的磁小体是没法指引细菌沿磁场方向运动的，

得有众多磁小体装配成链，才算是大功告成。

医学用途广泛

利用原生质体融合技术，成功地将羊红细胞与趋磁细菌的细胞合二为一，获得了具有磁敏感性的融合子-磁性红细胞。磁性红细胞作为纳米生物机器人组成药物载体群，可以进行最优的、可控的、准确靶向以及高浓度的药物递送，从而有利于疾病的治疗。

细菌哈磁一族

细菌哈磁一族

虽然最蹩脚的建筑师从一开始就在脑中建成了房子，比最灵巧的蜜蜂还要高明，但蜜蜂建筑蜂房的本领，的确会使人间的建筑师感到惭愧。蜜蜂在1.5亿年前的白垩纪就已经出现了，和植物出现的时间大致相同，这样老资格的蜜蜂在筑巢的时候有什么秘诀吗？还真有，它们在盖房子的时候竟然是靠地磁场为坐标的，如果你在蜂房旁边放一块强磁铁，保准这些蜜蜂会筑出模样奇怪的豆腐渣蜂巢来。地球充满了磁性，这种场看不见摸不着，带着忧郁的气质遍布周围，蜜蜂对它是非常的敏感。仿佛一种流行元素，人们不断的发现新的和地磁场有关的生物行为，鸽子、蝙蝠、鲸鱼、海龟、蜗牛、白蚁、知更鸟、某些鼹鼠都能准确的利用地磁场来选择它们移动的方向，甚至是细菌。

作为地球上最古老的生命体，细菌具有极强的生命力和适应性。有的细菌哈寒，喜欢在温度很低的地方安家落户；有的细菌哈热，甚至觉得深海的热液喷口区是最舒适的所在；有的细菌还哈酸，在pH小于5的环境中也能悠然自得；还有一种细菌呢，哈磁，和地球磁场之间有不得不说的故事。

早在1975年的时候就有人发现，有一种细菌在显微镜下观察时总是移向载玻片的一边，为什么，是因为那边风景独好吗？这群细菌偏执的可爱，是什么在影响它们？我们都做过那样的实验，把一些铁屑放在纸上，磁铁在纸下面移动，纸上的

铁屑也跟着移动，这些铁屑是不是和载玻片上的那些细菌有些相似？的确，它们是在向着地磁场指明的方向移动。鸽子感应到地磁场是为了找到回家的路，这些细菌对地磁场的趋向性也带着朴素的目的。它们并不十分喜欢氧气，在水环境中，含氧量是随着水深度的增加而降低的，所以它们总是想往下游，可是它们那么小，几乎受不到重力的影响，茫茫大海，谁能告诉它哪个方向是下？不怕苦，不怕累，就怕找不着北。别说北了，连下都找不到的话，这些细菌可怎么活啊。幸好，它们有自带的罗盘，这些细菌在细胞内部会形成一些微小含铁具有磁性的磁小体，这些磁小体排列成链状，从而增加磁场感应能力，有了这些磁小体链就好办了。在北半球，地磁场的北极是以一定的角度向下的，“追北型”的细菌就在地磁场的指引下逐渐移动到深水贫氧区，在自己喜欢的地方落户了；到了南半球，这种细菌就变成了“追南型”。

这是大自然赋予细菌的一种生存智慧吗？其实谈不上智慧，只是细菌适应外界环境变化的一种趋化行为，就像是大肠杆菌，有一丁点的食物落在周围的环境中时，它们总会像饥饿的人扑到面包上那样迅速的闻风而动扑将过去的。要说辨别方向，趋磁细菌这种识别上下的本事算什么，有一种多头绒泡菌，它们总能够找到闯过迷宫的最短路线，那才是方向识别专家，可趋磁细菌引起了人们更大的关注。趋磁细菌分布广泛，在池塘、湖泊、海洋甚至湿土污泥中都能找到，它的结构也不复杂，最主要的是体内有一链晶形独特、由膜包裹的磁小体。磁小体很小，一般在35-120纳米长，主要成分是磁铁矿，但是化学纯度高、粒度细而均一，这些磁小体链不仅能帮助趋磁细菌沿地磁场磁力线的方向运动，而且还有利于细菌储集能量和铁，调节细胞内的酸碱平衡和氧化还原环境，它们就像磁石一样牢牢的吸引住了生化学家、物理学家、材料学家、地质学家及环境学家等等。

那么这些磁小体是怎样形成的呢？虽然许多细节还不甚明了，但借助于分子技术，人们已经大致看出些端倪。铁是细菌生长所必须的无机离子，在趋磁细菌中，铁除了参与合成多种蛋白质以外，还得花力气制造磁小体，而趋磁细菌能产生一种铁载体，拥有一套高效的铁吸收系统，一点也不担心原材料的短缺；磁小体外都包裹着一层膜，是先有磁小体呢还是先有膜？是先有形式呢还是先有内容？这也是趋磁细菌们常扪心自问的哲学问题，而实验证明，磁小体膜确实是先于磁铁矿颗粒形成的，这层膜和细胞膜在结构和成分上都很相似，羊毛出在羊身上，它可能是细胞膜内陷和收缩产生的；框架已经建好了，还需要蛋白质作为运输队帮助铁离子进入到磁小体膜中，然后经过一系列化学过程，磁铁矿晶体形成，一个磁小体也就新鲜出炉了。然而独木不成林，一个好汉还需三个帮，单个的磁小体是没法指引细菌沿磁场方向运动的，得有众多磁小体装配成链，才算是大功告成。这条链的组装过程就像可口可乐的配方那样还带着神秘色彩，但目前人们的研究表明，先是有些短链装配成熟，然后才形成一条片段化的直链。链接工作完成，磁罗盘已在手，趋磁细菌就可以得意的笑着，真正做到了“臣身一片磁针石，不指南方誓不休”，它们摆动着细细的鞭毛，径向微氧区游去。人们在观察火星的碳酸盐球时，发现了一些泪珠状细小晶体的磁铁矿，这和趋磁细菌的磁小体链岂不是很像吗？趋磁细菌是生命吗？当然，难怪人们要欢呼在火星上发现了生命痕迹了，那些该不会是趋火星菌留下的泪珠吧。但不可否认的是，非生物过程也有可能制造出这种磁铁矿。

同样是磁铁矿，趋磁细菌手工作坊里出来的品质就高很多，具有高纯度，高均匀度，表面积体积比大，晶形稳定，且无任何毒性，因此作为一种纳米磁性材料再合适不过。磁小体完全可以作为多种药物和大分子化合物的载体，在外加磁场的作用下变成制导导弹，直击肿瘤病灶区。实际上研究者已经利用原生质体融合技术，成功地将羊红细胞与趋磁细菌的细胞合二为一，获得了具有磁敏感性的融合子-磁性红细胞。磁性红细胞作为纳米生物机器人组成药物载体群，可以进行最优的、可控的、准确靶向以及高浓度的药物递送，从而有利于疾病的治疗。

人们为了治疗疾病费尽了心思，早就梦想着能有纳米机器人在血管中穿行，帮助清除血管中的胆固醇啊毒素啊，维修我们各个不是今天坏就是明天出毛病的身体零件，这个梦想正在逐步的变成现实。微型机器人尽管可以做的很小，但也存在缺少姿态控制、灵活性欠佳等问题。而仿生学是一门一切山寨山寨一切的学问，人们通过对趋磁细菌的仿生，设计了新型的磁控微生物机器人，可以实现对运行速度和方向的灵活控制，终于“船小好调头”了。可以设想，若真的实现了像在网络上上传文件一样的上传药物，下载资料一样下载病灶信息，那我们终于可以不用吃药了。

细菌也哈磁，蜜蜂也哈磁，那么人呢？每克人脑组织中大约有500万个磁铁矿型晶体，大多以50至100个结合成簇构成生物磁体，稍强于地磁场的外界磁场就能影响它们，人会不会也有某种趋磁性？比如人体若顺着地磁场磁力线的南北方向睡眠的话，睡眠质量会高一点，而周围磁场的变化也会引起人的头疼脑热。人类想要前进的方向太多，而对舒适环境的要求又很高，不会像趋磁细菌那样容易满足的。不过，搞磁学研究的人有时候会觉得命中注定就是要研究磁，逐步的与磁学结下不解之缘，这样大概就形成了一类趋磁的人群吧。

简介

趋磁细菌（Magnetotactic bacterium）是一类在外磁场的作用下能作定向运动并在体内形成纳米磁性颗粒－磁小体（Magnetosome）的细菌，其主要分布于土壤、湖泊和海洋等水底污泥中。

发现

趋磁细菌是在1975年由勃莱克摩（Richard P. Blakemore）发现的，他在一种称为折叠螺旋体（Spirochaet a plicatilis）的趋磁细菌中发现磁小体的存在并命名。Blakemore 发现这些细菌在显微镜下观察时总是移向载玻片的一边。如果他拿一个磁铁靠近载玻片，细菌就会向磁铁的N极移动。这些细菌之所以有这种举动主要是因为它们产生微小的、含铁的、具有磁性的小颗粒。每颗颗粒都具有北极和南极。这些细菌将这些小磁铁排成一直线形成一长的磁铁。他们用这种磁铁作为指南针来使他们沿着地磁方向移动。为什么这些细菌需要用罗盘？象其他很多类型的细菌，趋磁细菌并不十分喜欢氧气。他们需要从富氧区移至贫氧或无氧区。在水性环境中，含氧量随着水深度的增加而降低，所以，趋磁细菌喜欢生活在它们水性环境的底部。他们用他们的磁性罗盘告诉它们哪个方向为下。那么它们如何做到这一点呢？这和地磁场的方向有关。在北半球，地磁场北极确实是以一定角度向下的，所以以上述方式排列的细菌体内的罗盘也是向下的，通过沿着地磁场的北极，他们向深水处移动，并进入贫氧区。有意思的是，在南半球，地磁场北极实际上是以一定角度向上的。所以，在南半球的趋磁细菌是“追南型”。在赤道区，地磁北极不是向上也不是向下的，所以趋磁细菌为“追南型”、“追北型”混和型。科学家对趋磁细菌的应用很感兴趣。虽然我们不可能用它的磁性将笔记本贴到我们的冰箱上，他们将证明他们对人类是有用的。这些细菌产生的微小磁铁比人类自己做的要好。所以，科学家和工程学家试图将这些磁性材料用到那些需要微小磁铁的地方。

已知的趋磁细菌

目前所知的趋磁细菌主要为水生螺菌属（Aquaspirillum）和嗜胆球菌属（Bilophococcus）。这些细胞中含有大小均匀、数目不等的磁小体，其主要成分为Fe3O4和Fe3S4。目前磁小体来自活体细胞，不会产生任何毒性且因其颗粒小而均匀（20~100nm），具有较大的表面积体积比，且磁小体外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白生物膜包被，为单磁畴晶体，颗粒间不聚集，也没有细胞毒性，每个细胞内有2~10颗。形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等。其功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有力的泥、水界面微氧环境处生活，因而将在许多领域有潜在的不可估量的应用价值。

应用情况

日本学者Mrtsunaga早在1991年就预计趋磁细菌的磁小体在未来的10年中将是高新技术应用中的一种新的生物资源。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为80安／米，而当颗粒尺寸减小到2×10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于610-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。同样在医疗领域，目前也普遍认为趋磁菌有一定的实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。

趋磁细菌长有两根鞭毛，能产生微弱的力量，还能在外磁场的作用下定向移动，甚至在电脑的控制下建造纳米级别的金字塔。科学家发现，这些特性非常适合用来替代纳米机器人，未来用于人体内清除肿瘤，或作为其他微观治疗的手段。

当无数工程学科学家还在醉心于研究纳米机器人的时候，加拿大蒙特利尔工程学院的科学家们则开始尝试用电脑操纵细菌，指挥它们在微观世界里，帮助人们完成那些更精细的“活计”。

上月月底，科学家们在网上发布了一段长度为2分58 秒的视频，通过视频，他们向观众展示，受控的细菌如何在短短的15 分钟内，搭建起一座三层高的纳米金字塔。

科学家首先简单介绍了参与实验的细菌，之后视频开始：全黑的屏幕上出现了几千个亮黄色的点，零星地布满整个画面，这就是将要大显身手的细菌们。不一会儿，在电脑的协调下，亮点慢慢聚拢，在屏幕的中心形成一个明亮的圆，至此，准备工作完成。

然后，镜头切换到橙黄色的背景，在画面中，几个纳米级别的砖形的“道具”随意摆放在各个角落，由细菌凝聚成的球推动着一块“砖块”慢慢向画面底部移去，在即将到达目的地时突然加速，随即迅速瓦解，而砖块则被摆放到了金字塔的第二层。在完成第二层任务后，细菌又在画面上方形成新的球，推动另一块“砖块”到达金字塔顶部，但这一次“砖块”歪了，与水平方向成40-60 度夹角，于是瓦解的细菌再次凝聚，将砖块推到水平方向，为金字塔添上了最后一块“砖”。

这看上去很神奇，但个中原理却并不高深。电脑之所以能够控制细菌，奥秘在于细菌本身。在实验中，科学家们使用的是趋磁细菌。这类细菌是1975年由勃莱克摩发现的，它们能够在细胞内形成纳米磁性颗粒，并在外磁场的作用下作定向移动。磁性颗粒来自活体细胞，并不会产生任何毒性。值得注意的是，趋磁细菌长有两根鞭毛，可产生超过兆分之四牛顿的力，在实验中，正是借助鞭毛产生的力，5000 只细菌才能推动这些“砖块”到达指定地点。科学家们也正是利用趋磁细菌的这些特性，通过电脑改变磁场微调细菌的位置，随心所欲地协调、控制这些细菌，建造了纳米金字塔。

实验给予启迪

由电脑操控的细菌可以按比例搭建金字塔，那么也可以做其他任何事情。在1966 年的科幻电影《神奇旅程》中，为了给一位因血管堵塞而生命垂危的科学家治病，他的同事们将自己缩小到纳米级别，进入其血管中为他清除淤血，如今科幻小说中的场景被搬到了现实中，科学家想要在只有几微米的血管内搭建手术台或是实验室，似乎已经不是什么不能完成的梦想了。

科学家完成这项“操控细菌搭建纳米金字塔”试验，其灵感也是源于对纳米机器人的浓厚兴趣。蒙特利尔工程学院的纳米机器人实验室是这方面的先驱，早在2007 年，他们就在活猪静脉内成功操控了一个1.5 毫米的磁珠，将科幻小说中的画面变成了现实。2009 年12 月，他们将游离细菌结合在一个150 纳米宽的聚合物上，研发出一种可以在人体的血液中“游泳”的微型机器人。科学家把微型机器人放入到老鼠的血管内，在磁共振成像设备的控制下，该机器人能够带着药物在几微米的血管内随意“游动”，磁共振成像设备还能够对微型机器人进行跟踪，观察药物在老鼠体内的推动情况。

如何让微型机器人体型更小？科学家们想到了细菌。“如果我们能够控制细菌，那还需要模仿细菌研发微型机器人吗？”西瓦尔·马特尔说。他是纳米金字塔实验的领导者，也是蒙特利尔工程学院纳米机器人实验室的建立者。成功操控细菌，似乎让研发纳米机器人这件事开始了一种新的思路。他和他的同事们研发出一种微电路，该电路由细菌和一排能够产生磁场的导体组成。通过微控这些导体，微电路就能使细菌朝特定的方向移动。在整个实验中，由一台计算机和一台光学显微镜组成反馈回路，跟踪细菌的移动并适时调节导体使实验达到预期目标。正是这整套系统让细菌能够带着科学家们的意志，建造了纳米金字塔。

现在，马特尔的团队正在研发一种自动的细菌微型机器人，他们计划建造一种由电子和细菌组成的芯片，细菌可以在微型水介质中产生推力，而小型导体则可以控制细菌的方向，不再需要科学家们手动操控细菌了。

细菌“机器人”的医学前景

近年来，科学家们在小型机器人的医用开发上已经取得了阶段性进展。2007 年，一款命名为PillCam ESO 2 的可吞服胶囊摄像头通过美国FDA 认证。这款小型机器人的外形就和普通胶囊一样，两端都有摄像头，可以以每秒18张的超高速拍摄照片，从而观测胃肠道系统，因为人体的这部分易于进入，也能容纳较小物件。

但对于直径只有几微米的毛细血管来说，小型机器人就无能为力了。因而，马特尔博士希望能够通过细菌将药物直接送到肿瘤处，这是因为细菌的大小只有直径2 微米左右，小到能够在毛细血管中自由游动，当医生把纳米级别的颗粒物承载在细菌上时，细菌就能在磁场的指引下利用鞭毛产生的动力将药物涂敷在关键部位，例如肿瘤的某个区域，从而能够使药物更为精确、高效地发挥作用。利用趋磁细菌的磁性，医生还能够通过磁共振成像设备跟踪药物对于肿瘤的功效。

根据WHO 国际肿瘤研究理事会的报道，到2020 年全球肿瘤发病率将上升50%，达到每年1500 万。因而，对于各类医学机构来说，如何攻克肿瘤都已成为一项极具挑战性的任务。目前的各类药物，无论是口服药物、静脉注射或是介入治疗，都有其局限性，有的也因为副作用过大让患者难以忍受。如果能够利用细菌直接将药物送达肿瘤，将会使肿瘤治疗产生质的飞跃。

11月底，美国航空航天局发布消息称，他们对火星陨石“艾伦·希尔斯84001”做出的最新分析显示，这块陨石晶体结构中的微型磁铁矿晶体可能是由一种名为趋磁细菌的生物形成的。但由于化石磁小体的鉴定一直以来都非常困难，因此许多研究人员认为此事仍有不少“疑点”。抛开关于火星的争议，让我们来认识一下这个事件的主角之一趋磁细菌。

能够感应磁场的细菌

在中国科学院地质与地球物理研究所古地磁实验室工作的林巍博士说，趋磁细菌是一类能够沿磁场方向运动的细菌的总称，广泛分布于湖泊和海洋中，其数量最高可以达到106～107个/毫升。它们能够在细胞内合成纳米级磁性颗粒——化学成分主要为磁铁矿（Fe3O4）或胶黄铁矿（Fe3S4）的磁小体，并会形成生物膜将磁小体“包住”。磁小体在细胞内成链状排列，就像指南针一样帮助细菌感受外界磁场。

1963年，意大利学者Salvatore Bellini观察到多种细菌能够感应地球磁场或外加磁场。他将这些细菌称为磁感应细菌。但当时，他的发现仅以意大利文的形式发表在其研究所的内部刊物上，并没有引起人们的关注。直到12年后，美国科学家Blakemore在研究富硫化物沉积物中的微生物群落时意外发现了一类能沿磁场游动的细菌。他将这类细菌命名为趋磁细菌并将相关的成果发表在美国《科学》杂志上。这才引起了世界各国科学家的重视并揭开了趋磁细菌研究的序幕。在这30多年间，研究人员之所以对趋磁细菌感兴趣可并不只是想证明火星上是否有生命。

环境变化的重要潜在指标

林巍说，自然界中微生物的数量及多样性与温度、酸碱度、压力及营养状况等环境因素密切相关。最近，古地磁实验室对湖泊沉积物中趋磁细菌群落的时间和空间变化进行了详细研究，发现趋磁细菌多样性随时间发生明显的变化；不同采集地点的趋磁细菌群落具有较大差异；趋磁细菌的系统发育多样性与其微环境中硝酸盐的含量有密切关系。

“我们的研究结果初步表明趋磁细菌的群落变化与环境密切相关，因此趋磁细菌多样性能够作为指示生态环境变化的重要潜在指标。由于趋磁细菌具有趋磁运动的特性，我们可以利用磁场操控它们的运动并精确定向。国外有研究报道称，趋磁细菌可以用来回收环境中的放射性核素污染。” 林巍说。

此外，研究趋磁细菌的矿化过程将为理解铁元素的地球化学循环、生物磁性矿物和部分铁矿床形成提供重要的新线索。林巍解释说，趋磁细菌通过合成磁小体可以在体内聚集大量铁元素——这些铁元素可以达到细胞干重的4%。同时，由于趋磁细菌在全球淡水和海洋环境中普遍存在，并且数量巨大，因此对全球铁元素循环起了重要作用。在海洋的特定区域，甚至有1%~10%的铁元素循环都是由趋磁细菌完成的。

细菌死后仍然可以作贡献

趋磁细菌死亡后，其体内的磁小体能够保存在沉积物中，若形成化石则称为化石磁小体。沉积物不同分层中的化石磁小体可以反映古代气候和环境的变化。研究发现，太平洋深海沉积物中化石磁小体的形状变化与更新世气候的波动相呼应。瑞典湖泊沉积物全新世分层中化石磁小体的数量与有机碳的含量有密切关系。美国科学家系统地研究美国新泽西州大西洋海岸平原后发现，化石磁小体对该地区古新世-始新世高岭土层的磁学性质有重要贡献，此外，他们还推测化石磁小体含量的变化可能与古新世-始新世极热事件有关。因此，化石磁小体可以作为古环境重建的潜在指标。林巍表示，对化石磁小体的研究还有助于了解生命的起源及进化。

趋磁细菌磁小体的合成过程受到了细胞的严格控制，不但尺寸小（纳米级别）、粒度分布窄、形状均一、结晶程度高、化学纯度高，而且由于有生物膜包被，它还具有良好的分散性和生物相容性。这些特点让磁小体成为酶、药物、抗体、基因及其他生物活性分子的理想载体。目前对磁小体的应用主要集中在磁性分选、病理诊断以及检测分析。例如，磁小体可以作为磁共振成像的造影剂，可以用来检测微型肿瘤，还可以用于磁热疗以杀死癌变细胞等。

常用果蔬技术真正地球磁场一些单位

果蔬保鲜技术的研究现状 摘要：果蔬贮藏保鲜是果蔬产业化生产时减损、保值、增值的基础。本文主要探讨了国内外目前在果蔬贮藏保鲜中应用的各种技术，如臭氧保鲜、气调贮藏、减压贮藏、生物技术保鲜、热处理技术等，分析了果蔬贮藏保鲜技术研究方面的新情况与新发展。 关键词：果蔬；贮藏技术；现状 果蔬营养丰富，是人们日常生活中不可缺少的食品。由于生产的季节性、地域性和产品的易腐性，给果蔬的采后处理、贮藏保鲜等环节带来了极大困难。特别在果蔬的生产中，由于采摘不当、贮藏不善，或由于生理病害、微生物病害的影响往往导致大量果蔬的腐烂损失。由此可见，采后损失是果蔬生产中一个普遍性的问题，目前已受到广泛关注。 一、臭氧保鲜 臭氧作为一种强氧化剂，具有很强的消毒、灭菌功能。同时，臭氧能分解乙烯气体，降低果蔬新陈代谢，从而实现了果蔬保鲜作用，因此，臭氧广泛应用在果蔬采后贮运、保鲜的各个环节，包括果蔬入库前的空库消毒、果蔬在产地冷库遇冷期间的杀菌及贮运中的防腐保鲜等。 灭菌机理：臭氧能分解产生新生态原子氧，这种原子氧的氧化能力相当强，能快速穿过细菌、霉菌等病原微生物的细胞壁、细胞膜，使细胞膜组成成分受到损伤，导致细胞膜透性增加，细胞内部物质外流。并继续渗透破坏膜内组织，使菌体蛋白质变性、酶系统破坏，甚至杀死。高浓度的臭氧能杀死霉菌，低浓度的臭氧有抑制霉菌的作用。臭氧还可刺激果实，使其进入休眠状态。当用一定浓度的臭氧处理果蔬时，可使果蔬表皮气孔关闭，从而减少蒸腾水分和养分消耗，改变果蔬采后生理状态。同时产生的负氧离子因具有较强的穿透力，能进入果蔬细胞内，中和正电荷，分解内缘乙烯浓度，降低呼吸强度，阻碍糖代谢的正常进行，使果蔬的代谢水平有所降低，并抑制果蔬体内呼吸作用，延长贮藏保鲜期。 二、气调贮藏 气调贮藏是在低温冷藏基础上，进一步提高贮藏环境的相对湿度，并人为改变环境气体组分的贮藏保鲜方法，它能够在维持果蔬正常生理活动前提下，有效抑制呼吸作用和蒸发作用，最大限度减少激素和微生物作用等不良影响，延缓果蔬生理代谢过程，推迟后熟衰老和腐败变质发生，延长保鲜期。 贮藏原理：气调贮藏是在低温冷藏的基础上，调节空气中氧、二氧化碳的含量，及改变贮藏环境中气体成分，降低氧的含量至2%~5% ，提高二氧化碳的含量到0%~5% ，这样的贮藏环境能保持果蔬在采摘时的新鲜度，减少损失，且保鲜期长，无污染。 常用的气调保鲜方法有；1.塑料薄膜帐气调2.硅窗气调3.催化燃烧降氧气调4.充氮降氧气调 三、减压贮藏 用纯物理方式的减压方法对果蔬类农产品进行贮藏保鲜的技术是近年来兴起的课题，这种技术将在易腐难贮果蔬上发挥巨大的作用。采用该技术对贮物进行贮藏保鲜，除具有冷藏库和气调库基本功能外，还具备其他常压保鲜方法无法具备的特殊功能，因此被称为继低温保鲜、气调保鲜之后保鲜史上的第三次革命。 减压贮藏原理：将果蔬产品放在气密性极好的贮藏室内，人为造成贮藏环境与产品组织内部的压力差异，使产品中的有害气体迅速逸出，从而抑制产品的呼吸和各种病害的发生。贮藏室的低气压是靠真空泵抽去室内空气而产生的，低气压控制在13.3kpa以下，最低为1.07kpa。这种方法在抽气时减少了室内氧气含量，使产品的呼吸维持在最低的水平上，同时还排除了室内部分二氧化碳、乙烯、乙醇、乙醛等有害气体，因此有利于产品的长期贮藏。如果配合低温和高湿，并利用低压空气进行循环等措施，可获得较好的贮藏效果。 减压贮藏特点

产生极光的原因

产生极光的原因 安全工程学院地质B121 曹宇朋 201210064115 摘要:极光是南北极一种特有的发光现象,他的神秘瑰丽给人们留下无尽的憧憬和遐想,极光现象的产生往往伴随着大气与地磁场的相互作用以及太阳运动喷射出的高速带点粒子流与大气层的相互碰撞,作为频繁发生的自然现象,如何对其中的能量进行开发利用以及从中获利仍然是一个等待人们解决的问题。 关键词:极光;地磁场;太阳风;太阳风暴 1.什么是极光现象 在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。这种壮丽动人的景象就叫做极光。极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。 2.从古至今人们对极光现象的探索 极光是怎么产生的呢？许多世纪以来，人们探索其成因的脚步一直都未停止，在中国有付宝看到天空中瑰丽壮观的极光儿怀孕生下黄帝轩辕氏的传说，在希腊神话中被神话成古希腊神泰坦的女儿。爱斯基摩人认为极光是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬，原住民则视极光为神灵现身，深信快速移动的极光会发出神灵在空中踏步的声音，将取走人的灵魂，留下厄 运。 随着时代的发展，人们试图用各种理论解释极光的 成因，但都不尽人意。 2.1本杰明·佛兰克林（Benjamin Franklin）的理论： 神奇的北极光是浓稠的带电粒子和极区强烈的雪和 其他的湿气作用造成的。但显然冰晶和湿气的折射带有 偶然性，无法完成这样伟大而频繁的工程。 2.2极光的电子来自太阳发射的光束图1美丽的极光 这是克利斯蒂安柏克兰在1900年提出的说法，她在实验室用真空室和磁化的地球模型，显示电子是如何被引导至极区。这个模型的问题包括本身缺乏在极区的极光、负电荷本身自行散射这些光束、而且仍然缺乏任何太空中的观测证据。 2.3破水桶理论： 极光是溢流出的辐射带，这是詹姆斯·范艾伦和工作伙伴大约在1962年首先提出的。他们指出在辐射带内获得的巨大能量很快就会在极光的漫射中耗尽。不久之后，很明显地，陷在辐射带内的都是高能的带正电离子，而在极光内几乎都是能量较低的电子。 2.4光是太阳风中的粒子被地球的场线引导至大气层顶端造成的 这适用于极光的尖点，但在尖点之外，太阳风没有直接的作用。另一方面，太阳风的能量主要都留驻在带正电的离子，电子只有0.5eV，而在尖点上会上升至50～100eV，这仍然远低于极光的能量。 3.极光现象的成因

地球磁场解读

地球磁场 众所周知，在地球上任何地方放一个小磁针，让其自由旋转，当其静止时，磁针的N极总指向地理北极，这是由于地球周围存在着磁场，称为地磁场。地磁场有大小和方向，所以是矢量场。地磁场分布广泛，从地核到空间磁层边缘处处存在。 根据磁场起源，地磁场分为内源场和外源场。起源于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的95%。内源场主要来自地球的液态外核。外核是熔融的金属铁和镍，它们是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生了地球磁场。地磁场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总地磁场的80%~85%，称为偶极子场。内源场还有五个大尺度的非偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产生的磁场。起源于地球外的磁场称为外源场，主要由太阳产生，它占了地球磁场的5%。

地磁场是个随时间变化的场，内源场引起的变化称为长期变化，有磁场倒转和地磁场向西飘移。地磁场每5000~50000年倒转一次，把与现在磁场方向相同的磁场称为正常磁场（磁场从南极附近出来，回到北极），把与现在磁场方向相反的称为倒转磁场，地质时期上出现了四个较大的倒转期，现在为布容正向期，往前有松山反向期，高斯正向期和吉尔伯特反向期。固体地球外部的各种电流体系引起的地磁场变化快，时间短，称为短期变化。短期变化又分为平静变化和扰动变化，其中平静变化包括太阳静日变化和太阴日变化，扰动变化包括磁暴、亚暴、钩扰、湾扰和地磁脉动。磁暴、钩扰、湾扰的发生与太阳活动有关，太阳活动高年，这些短期变化频繁发生，而且强度很大，变化剧烈。亚暴与极光有关。 地磁场能够反射粒子流，它把我们的地球包围起来，使我们免受高速太阳风的辐射和伤害，为我们提供了一个无形的屏障。 人们利用地磁场导航已经有四百年的历史了，现在发现鸽子，海滩，蝙蝠和乌龟等大量动物都用地球磁场来导航。

地球磁场

地球磁场 地球磁场 地球磁场言是偶极型的，近似于把一个磁铁棒 放到地球中心，使它的北极大体上对着南极而 产生的磁场形状，但并不与地理上的南北极重 合，存在磁偏角。当然，地球中心并没有磁铁 棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电 机效应产生磁场的。 简介 自然地球磁场图片 地球磁场The Earth magnetic field不是孤立的，它 受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太 阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空 间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分 是电离氢和电离氦。 因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场， 太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球 磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍 有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反 抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于 是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。[1] 地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很 远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤 道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁 力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性 片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公 里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力 线向着地球，南面的磁力线离开地球。 地球磁场 1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径 的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一 区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等 离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力 线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、 绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球 磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形 激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。

地球磁场引力场的形成过程

地球磁场、引力场的形成过程 摘要：本论文说明了宇宙大爆炸后期，辐射球状的地球磁场、万有引力线场，形成闭合弯曲的过程。将爱因斯坦的广义弯曲力空，发展成一个真实的质量体系，为彻底解决万有引力问题，找到了质量、力学依据。使我们对宇宙的认识，更接近事实。 关键词：磁子力线；强力对接；缪性曲折；引力磁线。 在当前，对于磁子和由磁子形成的磁子力线，磁力线线场的认识，越来越趋向质量性。有很多的宇宙观察显示，磁子和磁子线场，很可能就是一种最基本的大质量性暗物质。由于磁线在结构上，所形成的线侧曲度平面，不具备反射光子的力点，所以光线无法反映出磁线的形状。这让我们无法从线侧看到磁线的存在。使磁线成为我们认识上的暗质量。 但是，由于磁线是由磁子强力链合而成的线性质量，具有基本的抗拉断性，可缪面曲折弯曲性，切割过程中的时开时合性，这使一定情况下的磁线，由于相对动量的不同，而可以具备完全不同的两种形式。当它相对地球卡动性进动的时侯，它就是地球的磁力线场、地磁场。当它相对地球完全静止的时侯，它就是地球的万有引力力线场。这种万有引力线是真实存在的，象地球的大气层一样，是地球表面质量体的外展延伸。它像空气和水一样具有真实质量性，是我们当前还不能认识的，一种宇宙性巨大数量基本物质。它的重要作用，是让星系、地球有了万有引力的可能性。 地磁力线场和万有引力磁子线场的的具体形成过程如下。

在宇宙大爆炸初期，由于夸克前子的强力对撞，而形成了地球最早期的磁子链线场，它的基本形态是球型外展放射状。 地球这种静态的、遥远伸展的放射形磁子力线场，在宇宙简单大粒子、质量链的撞击切割下，会产生磁线切割性、弯曲收缩拉动力，而对地球形成一个球面力矩，拉动地球，使原始地球第一次发生了旋转。地球自转的最开始，地球所属的所有磁子力线，都要被旋压向两极方向，而在两极形成两个巨型旋结。然后又向两极的远端向、开心型伸展。这时的地磁场，表现出顺两极向、带旋紧巨柱状。即旋柱体、端口展开形。(图14)

地球磁场大翻转

地球磁场大翻转
近日，科学家称地球磁场在过去 200 年中已减弱了 15%，这有可能是地球磁场将反转、 两极颠倒的先兆。地球磁极反转真的会发生吗？地球磁极异常对地球人有影响吗？[详 细] [网友评论]
外媒： 地球磁场或将反转 地球恐面临灾难性影响
地球磁场在过去 200 年中已减弱了 15% 据英国《每日邮报》网站 1 月 27 日报道，科学家称，地球磁场在过去 200 年中已减弱 了 15%，这有可能是地球磁场将反转、两极颠倒的先兆，而这将给地球及人类带来灾难性 影响。 科学家说，如果反转真的发生，地球将遭遇强烈太阳风并可能引发持续数月的大规模 停电。此外，反转还将导致地球气候发生剧烈变化，并使人类因遭受更多的宇宙辐射而患癌 率大幅提升。[详细] 为什么会出现磁场反转？ 地球是一个各圈层差异旋转的分层地球，即地壳、上地幔、下地幔、外核和 内核旋转的角速度不同，其中内核快速旋转，由固态的铁组成，外核是黏滞性很 低的导电液态铁；在差异旋转及各种天体的作用力下，在外核尤其是内外核交界 处形成快速旋转的环形电流，从而生成了地磁场。地核和地幔的差异旋转导致圈 层角动量交换，部分自转动能通过摩擦转变为热能，积累在外核，形成地球内部 唯一的液态圈层。与此同时，由于角动量交换，地核旋转变慢，地幔旋转变快， 圈层差异旋转方向发生反向变化，导致地球磁极倒转。所以，地磁变化与外核旋

转热涡流密切相关。根据人造卫星过去 20 年录得的磁场变化数据，发现在地下深 层产生地球引力的熔流，在接近南北极位置出现巨大旋涡，并以加强磁场逆转的 方向转动，因而削弱现有磁场，可能会导致两极易位。[详细]
调查
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1.您认为地球磁极会崩塌吗？ 会 不会 说不清 有影响， 引起气候、 地质等变化等 没
2.您认为地球磁极反转会对地球人造成影响吗？ 有影响，杞人忧天 点击查看结果>> 说不清
地球磁场本身异常是引起气候、地质等变化的重 要因素
地球磁极变化将产生什么影响？ 人们普遍忽视地电和地磁的存在，认为它们很微弱。事实并非如此。一个偶 然的机会，我发现一片树林明显地向北方倾斜，原来北部有平行的高压电线，电 磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。地磁场的异常变化使地表地电场也发 生变化，形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空，带 的是正电；从地电负异常区蒸发到高空，带的是负电。带有异种电荷的云团最容 易相互吸引而形成雷雨。相反，带有同种电荷的云团相互排斥，形成该地区的干 旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区，它们之间的地区是明显的 干旱区，其中就有最干旱的撒哈拉沙漠；其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区， 在正、负电异常的交界带，是高降水量区。当电磁异常区发生变动时，电场的强 度和极性也发生相应变化，由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区 发生。 谈到地质变化，地磁地电还与地震有密切关系，现在地震观测的一个重要手 段就是对地磁(电)的监测。至于内在的机理，举个例子，携带大量磁性粒子的地下 岩浆因为失去地磁的束缚而改变流向和流速，流向的改变将使地球固有板块的运 动规律发生变化，而流速的降低将使岩浆自身的温度平衡机制遭到破坏，使地球 不同部位之间地温温差增大，这将会产生地震频率和强度的增加。 [详细] 磁场减弱将使南北两极海冰大量融化

地球磁场

地球磁场言是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的北极大体上对着南极而产生的磁场形状，但并不与地理上的南北极重合，存在磁偏角。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。 自燃地球磁场图片 地球磁场The Earth magnetic field不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电

离氦。 因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。[1] 地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。 地球磁场 1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密

度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。 地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。 2形成原因 通常物质所带的正电和负电是相等数量的，但由于地球核心物质受到的压力较大，温度也较高，约6000 地球磁场 °C，内部有大量的铁磁质元素，物质变成带电量不等的离子体，即原子中的电子克服原子核的引力，变成自由电子，加上由于地核中物质受着巨大的压力作用，自由电子趋于朝压力较低的地幔，使地核处于

地球磁场经常变化的原因

地球磁场经常变化的原因 地球磁场，简言之是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的北极大体 上对着南极而产生的磁场形状，但并不与地理上的南北极重合，存在磁偏角。当然，地球 中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的电流的磁效应近似于电生磁产生 磁场的。 地球磁场 在地球45亿年的生命史中，地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。 地球的磁场并非亘古不变，它的南北磁极曾经对换过位置，即地磁的北极变化成地磁 的南极，而地磁的南极变成了地磁的北极，这就是所谓的“磁极倒转”。 人们在世界各地记录当地的地磁场方向和强度;后来科学家们又发现在火山熔岩和大 陆与海底的地质沉积物当中，能够找到更加久远的历史上的地磁记录。所有这些数据都告 诉我们，地球磁场的空间分布非常复杂，反映了它的产生机制也非常复杂，决不是可以简 单地想象为由一根南北向的磁铁棒所发出的;而地磁场的方向与强度在漫长的历史当中随 着时间而发生的变迁，也是充满了未解之谜。 地球磁极变化的最激动人心一幕是“磁极倒转”事件。在地球演化史中，“磁极倒转”事件经常发生。仅在近450万年里，就可以分出四个磁场极性不同的时期。有两次和现在 基本一样的“正向期”，有两次和现在正好相反的“反向期”。而且，在每一个磁性时期里，有时还会发生短暂的磁极倒转现象。 地球磁场的这种磁极变化，同样存在于更古老的年代里。从大约6亿年前的前寒武纪 末期，到约5.4亿年前的中寒武世，是反向磁性为主的时期;从中寒武世到约3.8亿年前 的中泥盆世，是正向磁性为主的时期;中泥盆世到约0.7亿年前的白垩纪末，还是以正向 极性为主;白垩纪末至今，则是以反向极性为主。如果把地球的历史缩短成一天，在这期 间你会发现手上的指南针像疯了似的乱转，一会儿指南一会儿指北。 在电影《后天》中我们曾看到这样的镜头，群鸟迅速迁徙甚至一头撞向墙壁，大如拳 头的冰雹砸向四处躲避的人群。电影为我们真实地展示了地球磁场易位对人类的危害。 地球为什么有磁场?磁场又为什么会反转? 第一种解释:地球磁场变化可能与来自地下的低频辐射有关 虽然人类已经进入21世纪，科学改变了我们的生活，但科学却还没有征服自然，更 多的时候它只是在记录那些不可思议的事情是如何发生的。例如，未知的地下低频辐射。

地球的磁场及起源

地球的磁场及起源 摘要:本文对地磁场理论的确立,地磁场起源的探索做了回顾,并详细介绍了一种已被大多数人接受的地磁场起源的分析. 正文: 1.地球磁场理论确立 历史上，第一个提出地磁场理论概念的是英国人吉尔伯特。他在1600年提出一种论点，认为地球自身就是一个巨大的磁体，它的两极和地理两极相重合。这一理论确立了地磁场与地球的关系，指出地磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。1893年，数学家高斯在他的著作《地磁力的绝对强度》中，从地磁成因于地球内部这一假设出发，创立了描绘地磁场的数学方法，从而使地磁场的测量和起源研究都可以用数学理论来表示。但这仅仅是一种形式上的理论，并没有从本质上阐明地磁场的起源。 2.地磁场成因的一种解释 从地球具有的物质结构和运动方式来看，地球完全具备产生整体主磁场的条件，地球不仅能够产生电偶极性，而且地球内部电偶极性物质的运动也必然能够使地球产生和表现出磁场。 地球内部的电偶极性物质是什么呢？一方面，从物质的细微结构来看，物质是由原子构成的，每个原子都是一个内正外负的电偶极性球。另一方面，从地球物质的整体来看，也表现出电偶极性。 就单个的中性原子而言，不管整个原子相对于观测者是运动的还是静止的，只要核外电子的绕核旋转运动都是朝着一个方向，就能够使原子产生相对于观测者的磁场。按照传统观点的分析，对于一般的中性原子，由于核外电子绕核的旋转运动都不是朝着相同的方向，而是杂乱无章的无规则运动，所以单个的原子对外是不显磁性的。在核外电子无规则运动的情况下，不仅单个的原子对外不显磁性，由许多原子构成的质量较大的整个中性物体也不对外显示磁性。但是如果在一定的条件下当每个原子中的全部或者部分的核外电子都按照相同的方向绕核旋转运动时，形成一种环形电流，或者核外电子与原子核相对于观测者的非同步运动形成一种电流，如自转运动的地球在自身万有引力作用下在其内部形成的这种电流运动，就能够对外显示磁性。 与传统分析不同的是，当我们考虑到地心的万有引力作用时，电子绕核旋转表观上的无规则运动遵循着一定的统计规律，这对于我们认识地球物质磁场的起源是非常重要的。 地球物质是由原子组成的，原子是由原子核和位于原子核外的电子组成的。从单个原子的结构特征和运动状态来看，每个原子都是一个内正外负的电偶极子球，带负电的核外电子绕着带正电的原子核旋转。那么地球物质原子中的电子绕核旋转有没有某种规律性呢？按照万有引力起源于电性力的理论角度分析，地球上处于相同位置的电子和质子在相同的地球万有引力（电场力）作用下必然出现位置偏离或者分层现象，由于电子的质量比质子的质量小将会获得更大的加速度朝着地球质心的方向偏移，核外电子虽然在原子核的电场力作用下做

地球磁场南北颠倒之谜 (1)

地球磁场南北颠倒之谜 地球强大的磁场是保护人类免于遭受外太空各种致命辐射的生死屏障。然而日前，英美科学家发现，在过去的200年内，地球的磁场正在急剧地衰弱，科学家们预言，照这种速度发展下去，在未来的1000年内，地球磁场可能会完全消失，从而导致地球南北两极大翻转，地球生灵将面临前所未有的宇宙射线大灾难！ 地球磁极每隔25万年翻转一次 地球磁场消失、磁极逆转的后果可说是灾难性的。强大的太阳辐射将烘烤外大气层，导致地球气候的巨变。“在过去的几千万年中，地球的磁场消失过很多次——地球磁场消失是地球南北两极将要互相翻转的信号。”英国地质学家亚兰·托马斯教授讲道，“从前地球磁极大约每隔25万年翻转一次，自上一次磁极翻转以来，地球磁极已有100万年没有翻转了，下次地球磁极翻转，也许用不了等多长时间。”

近百年来，地球磁场开始变弱 据报道，100年来，科学家们一直关注着地球磁场强度的变化，通过数据对比，科学家们惊讶地发现地球磁场强度正在急剧地变弱。针对地球磁场强度变弱的原因，科学家们有不同的看法：一部分人认为这是地球磁极即将出现翻转的信号，另一部分人则认为这只是暂时的衰弱，几百年后地球磁场将会重新转强。 地球两极处磁场几近消失 然而不久前，巴黎地理学会的科学家高斯尔·胡洛特通过观测发现，在靠近地球两极的地方，地球磁场差不多已经完全消失，这是地球南北两极不久后将要出现大翻转的再清楚不过的信号。胡洛特称，在过去的20多年中，他一直通过人造卫星数据测量和研究地球的磁场变化。通过研究他发现，使地球产生磁场的地心熔铁在地球两极处形成了两个巨大的漩涡。这些旋转着的漩涡增生和扩散后产生的新磁场，将逐渐削弱和抵消原来的主磁场。这是地球极性产生翻转的第一步。 胡洛特称，一位美国科学家上周发表的一份科学报告支持了他的理论，这位美国科学家用电脑模拟程序研究得出的结果，同样证明了地球两极磁场消失是地球磁极将出现大翻转的危险前奏。

地球的磁场.

4 地球的磁场 4．1 地球磁场的基本特征和地磁要素 固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。根据地磁力线的特征，地球外磁场类似于偶极子磁场，即无限小基本磁铁的特征（图3-14a）。但其磁轴与地球自转轴并不重合，而是呈11.5°的偏离。地磁极的位置也不是固定的，它逐年发生一定的变化。例如磁北极的位置，1961年在74°54′N，101°W，位于北格陵兰附近地区。1975年已漂移到了76.06°N，100°W的位置。 地磁力线分布的空间称作地磁场，磁力线的分布情况可由磁针的理想空间状态表现出来（图3-14b）。由磁针指示的磁南、北极，为磁子午线方向，其与地理子午线之间的夹角称磁偏角（D）。磁针在地磁赤道上呈水平状态，由此向南或向北移动时，磁针都会发生倾斜，其与水平面之间的夹角称作磁倾角（I）。磁倾角的大小随纬度增加，到磁南极和磁北极时，磁针都会竖立起来。地磁场以代号F表示，它的强度单位为（A／m）。地磁场强度是一个矢量，可以分解为水平分量H和垂直分量Z。地磁场的状态则可用磁场强度F，磁偏角D和磁倾角I这三个要素来确定。 地磁场的偶极特征也取决于磁力线从一个磁极到另一个磁极的闭合特征。在地球表层，这一闭合结构形成了一个磁捕获系统，捕获了大气圈上层形成的带电粒子而构成一个环绕地球的宇宙射线带，称作范艾伦带。范艾伦带的影响范围可达离地面65000km以上。由大气层上部约100～150km处气体发光而形成的极光，就是范艾伦带中的气体分子受电磁扰动的产物。沿着范艾伦带，极光可以在不到1秒钟的时间内，从一个受扰动的极区于瞬间传到另一个扰动极区，因此极光的爆发在北极区和南极区几乎是同时发生的。

地球磁场正崩塌 癌症面临大爆发共5页文档

地球磁场正崩塌癌症面临大爆发地球深处，一个活动剧烈的熔岩核产生一个具有让地球抵御毁灭性太阳风能力的磁场。这个保护性区域延伸数千英里，直入太空，其磁性影响从全球通信、动物迁徙到天气模式等各个方面。但这个对地球生命具有重要意义的磁场在过去200年中减弱了15%。科学家称，这可能是地球两极将要翻转的迹象。 专家认为，地球两极目前正处在翻转的阶段，但他们不能确定何时发生。一旦翻转，地球生命将暴露在具有穿孔突破臭氧层能力的太阳风中。这将给人类带来毁灭性影响，会毁掉电网，从根本上改变地球气候，大幅提高患癌率。 地球磁场 英国利物浦大学地球、海洋与生态学教授理查德-霍姆表示：“这是一件非常严肃的事。你设想一下，要是你的电力供应瘫痪几个月，会造成什么样的后果。如果这段时间没有电，许多人就会无法正常工作。” 地球气候会彻底改变。事实上，丹麦科学家最近开展的一项研究表明，全球变暖直接和磁场而不是二氧化碳排放有关。研究人员指出，由于进入大气层的宇宙射线减少，地球正经历一个低云覆盖的自然周期。 地面辐射也会增加。专家估计，暴露在宇宙射线中的整体曝光率将翻一倍，这会明显增加癌症死亡率。研究人员预测，地球两极发生翻转期间，

每年将有10万人死于宇宙辐射水平的提高。英国伦敦大学学院马拉德空间科学实验室的科林-福西斯博士说：“辐射将比人造臭氧洞产生的多3到5倍。与此同时，这些臭氧洞还会变得比以前更大更长命。” 磁层是地球周围一个很大的区域，由地球磁场产生。它的存在意味着太阳风的带电粒子无法穿越磁力线，在地球附近偏离飞行轨道。各国空间机构现在正认真考虑这个威胁。2013年11月，作为“蜂群”任务的一部分，3艘航天器发射升空。该任务的目标是弄清楚地球磁场正在发生什么样的变化。科学家希望通过这个任务绘制出更好的地球磁场地图，帮助他们更好了解太空天气对卫星通讯和全球定位系统的影响。 福西斯表示：“我们对地球内部有个基本了解，但我们不知道的依然有很多。我们没有完全了解地球磁场是怎样产生的、它发生变化的原因以及发生这些变化的时间表等。”蜂群任务将提供当前的地球磁场地图。但科学家已用一个惊人来源——古老陶器发现地球磁场削弱的历史证据。 这些研究人员发现，这些古老容器可能扮演着磁场时间囊的角色。这是因为它们含有磁铁矿。古老陶器制成时，磁铁矿物质就会像罗盘针一样对准地球磁场。通过检查史前和现代的陶器，科学家发现地球磁场已在过去几个世纪内发生显著变化。他们发现，地球磁场正处在一个不稳定的持久状态中。磁场向北漂移，地球两极每隔几十万年发生翻转，所以指南针会指向南而不是北方。

地球磁场的作用

地球磁场的作用 2010-04-17 18:03:27来自: yes girl (武汉) 有效地阻止了太阳风长驱直入，形成磁层 产生极光 行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向 人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏 影响无线电波的传播 （with太阳黑子）远距离通讯 从太阳发出的强大的带电粒子流（太阳风），会受到地磁场的作用发生偏转而偏离地球 维持地球的大气成份 生命的存在（地球“保护伞”--宇宙射线） 如果人体长期顺着地磁的南北方向可使人体器官细胞有序化,产生生物磁化效应,使生物电得到加强,器官机能得到调整和增进,从而起到了良好的作用 在自然界，任何物质都是由分子、原子组成的，包括人，不论它们的内部结构如何，原子和分子的电子在其轨道上运动和自旋运动。按照现代量子力学理论，每个带电粒子周围都有一层由它自 己不断发射又不断回收的虚电子云，一直延伸到无限远。当其中某个虚光子被其他粒子吸收时，就 实现了这两个粒子之间的电磁相互作用。几乎所有实物都能带电，有的能形成内部循环电流，有的 电荷只在物体的表面，但都能表现出由分子、原子产生的磁性，都能对磁场产生影响，因此，也可 以说所有实物都有磁性。但大多数物质的磁性都非常弱，只有少数物质，如铁、镍、钴和某些合金 磁性才较强，也有一类物质产生微弱排斥，为抗磁性物质。 介质受外磁场作用而磁化，产生磁化电流，此电流又激发一附加磁场。 自然界有一部分物质，如铁、镍、钴和某些合金等，它的磁场强度其值可达数量级以上。在原子内，几乎所有电子的自旋磁矩取同向排列，因而，使原子呈现磁性。物质中有许多小磁畴，磁 化已达到了饱和状态，这种物质叫铁磁质，也叫强磁质。被磁化后，介质附近有很强的磁性。 有一部分物质，在外磁场的作用下，磁矩取外磁场方向排列的分子占优势，各分子的磁效应不再完全抵消，介质内部磁化强度M不为零，产生了附加磁场，于是，介质呈现宏观磁性，但是 弱磁性。 还有一部分物质，在外磁场的作用下，产生一个附加磁矩,其方向总是与外磁场方向相反，起着抵消外磁场的作用，介质呈现着宏观的抗磁性,表现为排斥性。 磁场的产生有两个途径，一个是由磁性物质激发磁介质，使磁介质磁化而产生的磁场和磁性； 另一个是由电流或运动电荷激发磁场和物质的磁性。 人与有磁性的物质接触或相接近，人就会受到磁场的作用。 对神经系统的作用: 对磁场作用最敏感的是神经系统，而其中又以丘脑下部和大脑皮质最为敏感。磁场对动物条件反射活动主要是抑制作用，脑电图表现为大脑个别部位慢波和锤形波数目增加，在行为中伴有抑制 过程占优势。在磁场作用后观察动物脑髓的超微结构，发现神经细胞体的膜结构、突触和线粒体有 变化，而轴突的结构较稳定。

地球科学概论

⑴太阳（恒星）所在的星系叫银河系，银河系以外的星系叫河外星系。 ⑵太阳大气中有73种元素，以氢、氦最多，氢占太阳总质量71％，氦占26.5％。 ⑶太阳大气圈从内向外分为三层：光球层、色球层、日冕。光球层常称为太阳表面，其平均温度约为5500℃，中心温度可高达1.55 ×107 ℃。色球和日冕只有在全日蚀时用特殊仪器才能观测到。黑子是光球层温度较低的巨大旋涡状气流。耀斑是色球层中温度较高的亮点。⑷太阳系八大行星，按它们与太阳的距离由近到远分别为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。体积最大的是木星，卫星数最多的是土星。⑸类地行星：包括水星、金星、地球、火星。⑹类木行星：包括木星、土星、天王星、海王星。 ⑺彗星由彗核、彗发和彗尾三部分组成。 二⑴地球内部的主要物理性质①密度②磁性③重力④地压⑤地热⑥放射性⑦电性⑧弹性主要的物理性质：重力：重力系指在地表某处所受地心引力和该处的地球自转所产生的离心力的合力； 地表某点的重力强度相当于该点的重力加速度,赤道最小,两极最大。 在地球内部，重力因深度不同。由于地球内部的惯性离心力变得更加微弱，故地球内部的重力可简单地看成引力。地球大体上是一个由均质同心球层组成的球体在这样的球体内部，影响重力大小的不是地球的总质量，而只是所在深度以下的质量。如质点位于地下2885km深处的核-幔界面上时，对质点具有引力的只是地核，而地壳和地幔对质点的引力因其呈圈层状而正好相互抵消。根据上述原理，利用地球内部的密度分布规律，便可求出地球内部不同深部的重力值。从地表到地下2885km的核-幔界面，重力值大体上随深度而增加，但变化不大，在2885km处达到极大值。这是因为地壳、地幔的密度低，而地核的密度高，以致质量减小对重力的影响比距离减小的影响要小一些。从2885km到地心处，由于质量逐渐减为0，重力从极大值迅速减为。 磁场（地球周围存在着磁场称为地磁场）：地磁场由基本磁场，变化磁场和磁异常三部分组成。磁异常：实测地磁要素值大于正常值为正异常；小于正常值为负异常。地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度。密度地球的密度随深度增加而呈不均匀的阶梯状加大。 ⑵地球内部圈层的划分 划分依据：地震波 地壳：地壳是固体地球最外一圈。地壳由固体岩石组成，厚度变化大,大陆地壳较厚，平均33Km，最厚的地方是我国的青藏高原，达73km。而海洋较薄，约6-8km，平均约6km。整个地壳平均厚度约16Km。地壳的下界为莫霍面。分为：大陆地壳；大洋地壳 地幔：地幔位于莫霍面与古登堡面之间，厚度约 2850km，占地球总体积的82.3%，总质量占地球总质量的 67.8%，是地球的主体部分，密度大致3.0－5.0g/cm3。分两部分：上地幔；下地幔。 地核：地核位于古登堡面之下，其厚度为3473Km（半径）。其体积占地球总体积的 16.3％，总质量占地球总质量的 31.3%，密度大致 9.98－12.5g/cm3。 地核分为：外核（2900-4170km），地震波经过古登堡面后，纵波速度骤减，横波消失，为液态；过渡层（4170-5155km），为液态与固态的过渡状态；内核（5155-地心），横波出现，为固态。 ⑶莫霍面-是划分地壳和地幔的界面。深度不一,大陆最深可达60km，大洋最 浅不足5km,是第一个主要的地震波不连续面。 古登堡面-是划分地幔与地核的界面。深 2898km，是第二个主要的地震波不连续面。 ⑶地球外部圈层的划分 大气圈大气圈自地表向外依次分为：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。对流层主要特征： 1）温度随高度增加而降低；2）空气具有强烈的对流运动；3）气象要素水平分布不均匀；4）对流层受人类活动影响最显著 水圈由海洋、湖泊、河流等地表水，岩石和土壤中的地下水，以及冰川等组成的一个基本连续的圈层。 生物圈是地球上有生物（动物、植物、微生物）生存和活动的范围所构成的一个连续圈层。生物分布很广，在大气圈10km高空，地壳3km深处，以及深海底部都有生物存在。软流圈与岩石圈 四⑴地质年代：是地球上各种地质事件发生的时代，包含两方面的含义：其一是指各地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代；其二是指各地质事件。发生的距今年龄，由于主要是运用同位素技术测定的，称为同位素地质年龄。 ⑵相对地质年代和同位素地质年代分别是根据什么方法得到的？ 答：相对地质年代的确定高根据下列三大定律：①地层层序律：地层形成时的原始产状一般是水平的或近水平的，并且总是先形成的老地层在下面，后形成的新地层覆盖在上面，这种正常的地层叠置关系就是地层层序律。 ②化石层序律：不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合，相同时代的地 层中具有相同或相似的古生物化石组合；古生物化石组合的形态、结构越简单，则地层的时代越老，反之越新。 ③地质体之间的切割律：较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体，或者说 切割者新，被切者老。利用地质体之间的相互穿插、截切关系确定地质的相对地质年代。同位素地质年代的确定：利用放射性同位素的衰变规律来测定。 ⑶地质年代中有哪些宙、代和纪？宙和代的同位素年龄范围是多少？各宙和 代有哪些主要的生物特征？ 答： 宙 年龄范围生物特征 冥古 宙 距今46亿 -40亿年 目前所知不 多 太古 宙 距今40亿 -25亿年 有大量岩石 记录，极原 始的菌藻类 元古 宙 距今25亿 -5.42亿年 岩石记录十 分普遍，生 物主要为各 种原始的菌 藻类及少量 海绵动物、 水母及蠕虫

地磁场产生机理

摘要：本文主要依据磁现象的电本质，通过论述大地环电流的形成机理，解释了地磁场形成的原因和特点，进而证明了磁北极指向地理南极的真正原因。 关键词：大地环电流地磁场 一、前言 人们早已知道，地震前夕地磁场方向会发生突变，偏转角可达数度。对于巨大的地球而言，地震的深度不大，范围很小。它表明地磁场产生的原因在地壳中，不在地壳内的地幔和地核中。 磁现象的电本质告诉我们，一切磁现象产生于电荷运动（即电流）。这里所指的电荷运动是物质净电荷的运动。也就是单性电荷的定向移动，或等离子体的异性电荷在电场中反向运动，而不是等离子体异性电荷同时同向运动。这一观点也可以用来解释地球的电磁现象。 二、大地环电流的形成 太阳和月球对地球大洋海水中的正负离子和地幔离子态熔岩中的正负离子的电磁引力，使正负离子同时同向运动不能形成电流。太阳和月球对地壳中自由电子的电磁引力，一方面使自由电子跟随太阳和月球逆地球自转方向移动，使地球的向阳面带负电，背阳面带正电，并且逆地球自转方向移动。负电荷的移动速度为V公-V自，正电荷移动的速度为V公+V自，产生相当正电荷以2V自逆地球自转方向移动的效果，形成电流i1。另一方面，地球为球形导体，在同一经度线上，

小。因此，地球公转轨道平面处聚集的自由电子最多，电势最低。向两极自由电子聚集量逐渐减少，电势逐渐升高。它使自由电子从公转轨道平面处向两极移动，产生相当于正电荷沿经向向地球公转轨道平面移动的效果，形成电流i 2，i 1与i 2的合电流为i。从局部观测，大地电流i 的大小与方向是紊乱的。表现为在地面的不同地区观测，大地电流i 的大小和方向是变化的；在同一地区的不同方位观测，大地电流i 的大小和方向也是变化的。这使人类难以把大地电流与地磁联系起来，统一起来。但是，从整体上进行分析，大地电流i 是有规律的，它们的合电流I 是平行地球公转轨道平面逆地球自转方向流动的环形电流，称为大地环电流，如图示： 大地环电流示意图 三、大地环电流产生地磁场 I

中学地理科普-地球磁场形成及其作用

地球的隐形防护衣 --地球磁场 陈清敏 近期科幻电影《流浪地球》霸榜刷屏，热度不减。电影里，“流浪地球计划”的前提是让地球停止自转。可是停止自转的地球真的可以去流浪吗？您可知道，倘若地球真的停止自转，他可能就要失去他的隐形防护衣，那就是地球磁场。 地球自身就是一个巨大的磁体，周围空间分布着磁场。当下，地球磁极与地理极是不完全重合的，地磁北极处于地理南极附近，而地磁南极处于地理北极附近。人们很早就开始利用磁场，中国古代发明的指南针就是其中一例。候鸟迁徙也是靠地球磁场导航。地球磁场的存在，它不仅仅为我们指明方向，更重要的是它保护了地球，让我们免受宇宙射线的冲击。 宇宙中有着强烈的辐射，太阳内部时时刻刻都在进行剧烈活动,喷发大量高能带电粒子,这些粒子形成“太阳风”, 当太阳风射向地球时，地球的磁场就会引导这些带电粒子发生偏转，让粒子绕过磁场圈，不到达地表,从而保护了地球上的生物免受其害，就好像给地球穿上了一件隐形的金钟罩铁布衫。我们来做一个模拟实验，这道绿色的光模拟了太阳风中的带电粒子，我拿这块磁铁模拟地球磁场，当磁场靠近时，带电粒子发生了偏转。

另有一部分高能带电粒子,它们的运动方向恰好沿着地球两极上空的磁感线,接近地球,使空气分子受到激发,发出色彩绚丽的光芒。人们常常看到的极光就是这样来的。 我们对地球磁场存在的原因并不是非常清楚和确定，目前被支持最多的一种假说是“发电机学说”：因为地球内核转得比液态外核快，而带电液体在流动时产生稳恒的电流，形成地球磁场。如果地球自转停止，地球磁场有可能会突然消失。 人类最近四五十年才能够借助相关仪器精确观测地球磁场，科学家通过不同年代形成的岩石的剩余磁性来判断当时地球磁场的强度和方向，发现地球磁场其实是在不断变化的。地磁两极曾发生多次倒转，地球磁场强度时强时弱。 近年来对于地球磁场倒转和消失的猜想造成的恐慌很多。“地球磁场反转”曾是2012年“世界末日”的传闻之一。地球磁场倒转是一种地质事件，是一个以万年作为时间尺度的过程，对于人类来说，这种倒转则是个渐变的过程，至少在我们有生之年不会造成危害。 如果我们将来真的要带着地球去流浪，那么地球磁场为何会减弱？何时会发生磁极倒转？对人类有什么影响？将是我们必须回答的问题。关于地球磁场的探秘，仍在继续，期待您的参与。

地磁场的产生原因和影响

地磁场的产生原因和影响（上） 关于地磁场的产生原因，目前，科学理论上还没有一个令人信服的说法，但是对于磁性的产生原因，比较公认的说法是：“一切磁现象都是由电流引起的”。根据这个道理，不少认为地磁场是由地下电流引起的，那么，维持地下持续电流存在的条件是什么电源是什么没有人能够解释清楚！ 其实，目前的科学理论存在有很大的问题，造成对许多现象的不能够解释，为了促进科学的发展，就需要对过去的理论进行改造，甚至是一些权威的理论，该淘汰的应该予以探讨和废除，只有这样，科学才能取得发展和进步。 一、基本概念需要更新 1、“场”： 在人们的思维习惯中，“场”指的是某个“场所”或者是某个“地方”，比如：会场——开会的地方，广场——集会的地方，本意上指的是某个“区域”或者是某个“空间”，在物理学上，“场”指的是“空间力”，或者说是存在某种力的空间，比如说：存在有电力的空间称为电场，存在有磁力的空间称为磁场，存在有引力的空间称为引力场。 在研究电荷之间的相互作用时，电荷对电荷的相互作用力，并不需要电荷之间的直接接触，于是认为电荷能够在其周围空间产生一种特殊的物质——电场，因此，把电场当作是一种特殊的物质，从物理学意义上讲，“力”指的是物体之间的一种相互的作用，那么，物体与物体之间的相互作用怎么能够称为是一种“特殊的物质”呢显然，把“场”描述为是一种特殊的物质是不合适的。这是“科学概念”的发展过程中不完善遗留下来的问题。 在自然界中，电荷能够对其它电荷产生作用力，是因为它能够向外发射一种人们看不见的“高速的带电物质流”，这种“高速的带电物质流”与其它电荷发生碰撞能够使其受到作用力，这是一种特殊的物质，我们把它称为“电场作用线”，因为，它能够产生“电力效应”，因此，又可以把它简称为电力线。因此，我们对“场”（或者是作用场）的定义是： “作用场”是指明显存在有“场作用线”的空间，它是一个特殊的空间。那么：明显存在有电力线的空间称为是电场；明显存在有磁力线的空间称为是磁场，明显存在有引力线的空间称为是引力场。 2、“作用场的组成要素”有两个：即场源和场作用线。 3、过去认为：“一切磁现象都是由电流引起的”，如今应该调整为，“一切磁现象都是由电力线横向位移而产生的”，它是电力线在空间横向位移而体现出来的物质形态。 4、自然界中物质的存在形态 在自然界中，物质存在的基本形态有三种：实物、能量粒子、场作用线。 实物是指由原子、分子和基本粒子以及它们的聚集态而组成的客观实体； 能量粒子是指从实体上发射出来的以光速运动的电中性的物质微粒； 场作用线是指从客观实体上发射出来以光速运动的带电的物质流； （参见《场作用线位移理论》之讨论） 二、单电子绕核产生的磁矩 在自然界中，电子是带最小电量的微粒，称为元电荷，它能够向外发射负电性的电力线，当电子在原子核外做平面式的圆周运动时，由于圆周电力线的条数和横向位移的速度都大于圆周内的，因此，在单电子轨道平面的垂直方位上，能够显示出磁性，磁力线方向是圆周外围的磁力线方向，这称为单电子轨道的磁矩。 其产生机理如下图所示，电子在原子核外沿顺时针方向做平面圆周的绕核运动，由于电子